钙钛矿叠层电池的核心技术壁垒主要集中在宽带隙钙钛矿材料的稳定性、顶底电池的电流匹配、大面积均匀成膜工艺以及封装耐久性等方面。不同企业选择的叠层路线(如钙钛矿/PERC、钙钛矿/HJT、钙钛矿/TOPCon)各有侧重,但共性的技术挑战贯穿始终。
宽带隙钙钛矿与稳定性
钙钛矿叠层电池需要顶电池具有较宽的禁带宽度,以高效吸收短波长光,同时让长波长光透过底电池。然而,宽带隙钙钛矿材料在光照和热应力下容易发生相分离和缺陷增多,导致效率衰减。如何提升宽带隙钙钛矿的长期运行稳定性,是所有叠层路线都必须攻克的基础难题。
电流匹配与界面钝化
叠层电池要求顶电池和底电池产生的电流严格匹配,否则整体效率会受限于电流较小的一方。例如,黑晶光电采用钙钛矿/PERC叠层路线,在2020年12月实现了26.1%的转换效率;华晟新能源则聚焦钙钛矿/HJT叠层,已成功实现M6尺寸大面积钙钛矿层的均匀制备。顶底电池之间的界面钝化层是减少载流子复合损失、实现高效电流匹配的关键——钝化层需要同时具备优异的光学透过性和电学接触性能,这对材料和工艺提出了极高要求。
大面积均匀成膜
实验室中小面积器件的高效率难以直接放大到大尺寸组件。在大面积上实现钙钛矿薄膜的均匀、无针孔涂布是产业化的核心瓶颈。华晟新能源已成功实现M6尺寸大面积钙钛矿层的均匀制备,中来股份则与南京大学合作,针对钙钛矿/TOPCon叠层电池的结构、厚度、能带和电流损失进行优化,实现了大于26%的叠层电池技术。不同路线对涂布工艺(如狭缝涂布、旋涂、蒸镀等)的适配性各异,但大面积均匀性始终是规模化生产的前置条件。
常见问题
钙钛矿叠层电池的封装耐久性如何?
叠层电池由多层材料堆叠而成,不同材料间的热膨胀系数差异和化学兼容性对封装提出了更高要求。封装层需要有效阻隔水氧侵蚀,同时承受户外温差和紫外辐照,目前行业仍在探索适配叠层结构的封装材料和工艺方案。
钙钛矿只能与HJT叠层吗?
不是。钙钛矿理论上可以和任何晶硅路线形成叠层结构。例如,黑晶光电采用钙钛矿/PERC叠层,中来股份和晶科能源则布局钙钛矿/TOPCon叠层。具体路线的选择主要取决于企业自身的技术储备和产线升级策略。
大面积成膜为何是难点?
钙钛矿薄膜的结晶过程对温度、湿度、涂布速度等参数极其敏感。在大面积(如M6尺寸或更大)上保持膜厚均匀、晶粒致密且无孔洞,需要精确控制涂布环境与结晶动力学,这比实验室小面积工艺的难度显著提升。